BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.7 Unit Sedimentasi
Keterangan:
= Tidak memenuhi
= Memenuhi
Unit flokulasi pada IPAM Babakan setelah dilakukan perhitungan didapatkan nilai kehilangan tekanan (H), waktu detensi (td), dan gradien kecepatan (G) tidak memenuhi standar kriteria desain pada kedua kompartemennya. Berdasarkan SNI 6774:2008 kriteria desain untuk nilai H adalah sebesar 0,3 sampai dengan 1 meter.
Sedangkan pada eksisting nilai H yang didapat pada kompartemen I adalah sebesar 0,188 meterdan 0,202 meter pada kompartemen II. Kecilnya nilai H diakibatkan karena bukaan saluran yang terlalu besar, agar nilai H dapat memenuhi standar kriteria desain adalah dengan memperkecil bukaan saluran (Bhaskoro dan Ramadhan, 2018).
Nilai td pada unit flokulasi yang didapatkan adalah sebesar 2,009 menit pada kompartemen I dan 3,679 menit pada kompartemen II. Berdasarkan SNI 6774:2008 standar kriteria desain untuk nilai td adalah sebesar 30 sampai 40 menit. Waktu detensi yang terlalu cepat akan menyebabkan perubahan gradien kecepatan (G) secara tidak teratur. Nilai G pada unit flokulasi yang didapatkan adalah sebesar 130,963 detik-1 pada kompartemen I dan 101,509 detik-1 pada kompartemen II.
Berdasarkan SNI 6774:2008 standar kriteria desain untuk nilai G adalah sebesar 60 β 5 detik-1. Tidak konstannya nilai G dapat menyebabkan flok akan hancur kembali.
Nilai G dipengaruhi oleh ketinggian air dalam saluran. Solusi yang dapat dilakukan yaitu perlu menurunkan tiap tahapannya dengan mengatur katup aliran di setiap kompartemen, agar tinggi air dapat turun secara konstan (Bhaskoro dan Ramadhan, 2018).
proses sedimentasi, kinerja pengolahan selanjutnya yaitu unit filtrasi tidak terbebani dengan berat. IPAM Babakan menggunakan sedimentai tipe II, dimana unit ini pada IPAM Babakan ini memiliki 8 unit bak sedimentasi yang dilengkapi dengan plate settler.
Gambar 4. 6 Unit Sedimentasi IPAM Babakan
(Sumber: Hasil Dokumentasi, 2022)
Berikut merupakan tabel dimensi perlengkapan unit sedimentasi:
Tabel 4. 10 Dimensi Unit Sedimentasi
No Deskripsi Satuan Nilai
1 Jumlah bak Buah 8
2 Debit per bak (Q) L/detik 11,25
3 Panjang (p) m 2,5
4 Lebar (l) m 1,91
5 Kedalaman (H) m 3
7 Kemiringan plate settler Β° 60
(Sumber: Hasil Pengukuran, 2022)
Perhitungan dan Pembahasan Unit Sedimentasi
Evaluasi unit sedimentasi meliputi perhitungan nilai rasio/lebar bak, surface loading rate, kecepatan pada settler, bilangan Reynold dan Froude, dan waktu detensi bak. Berikut merupakan perhitungan unit bak sedimentasi:
Rasio Panjang : Lebar
Ukuran dimensi bak sedimentasi memiliki panjang (p) sebesar 2,5 meter dan lebar (l) sebesar 1,91 m. Data tersebut digunakan untuk menghitung rasio panjang dan lebar pada unit sedimentasi. Berikut merupakan perhitungan rasio panjang dan lebar:
π ππ ππ = 2,5 π
1,91 π = 1,309
Beban Permukaan (Surface Loading Rate) (Vt) ππ‘ = (π π‘πππ πππ)
π΄ (4.24)
Perhitungan beban permukaan (Vt) memerlukan data debit air (Q) dan luas permukaan (A). Debit air yang masuk ke unit sedimentasi pada setiap bak adalah sebesar 11,25 L/detik atau 0,01125 m3/detik. Nilai A dihitung dengan data panjang dan lebar bak unit sedimentasi. Panjang bak unit sedimentasi adalah sebesar 2,5 m dan lebar bak unit sedimentasi adalah sebesar 1,91 m. Berikut merupakan perhitungan beban permukaan pada unit sedimentasi:
ππ‘ = (π π‘πππ πππππππ‘ππππ)
π Γπ =(0,01125 π3/πππ‘ππ )Γ(3.600πππ‘ππ πππ)β
2,5 πΓ1,91 π = 8,482 m3/m2.jam Kecepatan pada plate settler (vo)
π£π= π π‘πππ πππππππ‘ππππ
π΄ Γsin πΌ (4.25)
Perhitungan kecepatan pada plate settler (vo) memerlukan data debit air (Q), luas permukaan (A), dan kemiringan tabung pengendap atau plate settler. Nilai Q yang masuk pada setiap bak adalah sebesar 11,25 L/detik atau 0.01125 m3/detik.
Nilai A pada unit sedimentasi dihitung dengan data panjang dan lebar bak unit sedimentasi. Panjang bak unit sedimentasi adalah sebesar 2,5 m dan lebar bak unit sedimentasi adalah sebesar 1,91 m. Kemiringan plate settler pada unit sedimentasi adalah 60o. Berikut merupakan perhitungan vo:
π£π= π π‘πππ πππππππ‘ππππ
(πΓπ) Γsin πΌ = 0,01125 π3/πππ‘ππ
(2,5 π Γ1,91 π)π ππ60Β° = 2,72 x 10-3 m/detik = 0,163 m/menit
Jari-jari Hidraulis (R) π = π΄
π (4.26)
Perhitungan jari-jari hidraulis (R) memerlukan data luas permukaan settler (A) dan data keliling settler (P). Settler yang digunakan berbentuk segi enam, sehingga menggunakan rumus luas dan keliling segi enam. Sisi settler adalah sebesar 0,05 m. Berikut merupakan perhitungan R pada settler:
π =
3β3π2 2 6Γπ =
3β3(0,05 π)2 2
6Γ0,05 π = 0,022 m Bilangan Reynold (Re)
π π =π£πΓπ
π£ (4.27)
Bilangan Reynold (Re) memerlukan data kecepatan pada tabung pengendap (vo), data jari-jari hidrolis (R), dan nilai viskositas kinematik (v). Viskositas kinematik untuk air pada suhu 27o adalah sebesar 0,854 x10-6 m2/detik. Data tersebut kemudian dilakukan perhitungan bilangan Reynold untuk melihat kondisi dari aliran air yang laminar atau turbulen. Berikut merupakan perhitungan nila Re:
π π =(2,72Γ10β3 π/πππ‘ππ)Γ0,022 π
0,854Γ10β6 π2/πππ‘ππ = 70,07 Bilangan Froude (Fr)
πΉπ = π£π2
πΓπ (4.28)
Perhitungan bilangan Froude (Fr) memerlukan data kecepatan pada tabung pengendap (vo), nilai gravitasi (g), dan dan data dari jari-jari hidrolis (R). Nilai vo
adalah sebesar 2,72 x 10-3 m/detik, nilai R adalah sebesar 0,022 m, dan nilai gravitasi adalah nilai ketetapan yaitu sebesar 9,81 m/detik2. Berikut merupakan perhitungan nilai Fr:
πΉπ = (2,72Γ10β3 π/πππ‘ππ)2
9,81 π/πππ‘ππ2Γ0,022 π = 3,428 x 10-5 Waktu Detensi Bak (td)
π‘π = π
π (4.29)
Perhitungan waktu detensi td memerlukan data debit air yang masuk (Q) dan volume bak sedimentasi (V). Nilai Q yaitu sebesar 1125 L/detik atau 0,01125 m3/detik. Nilai V didapatkan dengan menghitung panjang bak sedimentasi (p) sebesar 2,5 m, lebar bak sedimentasi (l) sebesar 1,91 m, dan kedalaman bak sedimentasi (H) sebesar 3 m. Berikut merupakan perhitungan nila td:
π‘π = πΓπΓπ»
π =2,5 πΓ1,91 πΓ3 π
0,01125 π3/πππ‘ππ = 1273,33 detik = 21,22 menit
Tabel 4. 11 Hasil Perhitungan Data Unit Sedimentasi No Uraian Satuan Kriteria
Desain* Nilai***
1 Rasio
Panjang:Lebar 3:1 β 5:1** 1,309
2 Beban Permukaan
(vt) m3/m2.jam 3,8 β 7,5 8,482
3 Kedalaman (H) 3 β 6 3
4 Waktu Tinggal (td) menit <120** 21,22 5
Kecepatan pada Tabung Pengendap (vo)
m/menit Max 0,15 0,163
6 Bilangan Reynold - <2000 70,07
7 Bilangan Froude - >10-5 3,428 x10-5 8 Kemiringan
tube/plate Β° 30/60 60
(Sumber * : SNI 6774:2008; ** : Witjaksono, 2022: *** : Hasil Perhitungan, 2022)
Keterangan:
= Tidak memenuhi
= Memenuhi
Berdasarkan hasil perhitungan unit sedimentasi pada IPAM Babakan, didapatkan bahwa nilai rasio panjang dan lebar, beban permukaan (vt), dan nilai kecepatan pada tabung pengendap (vo) tidak memenuhi standar kriteria desain.
Berdasarkan Witjaksono (2022), standar kriteria desain untuk rasio panjang dan lebar adalah sebesar 3:1 β 5:1, sedangkan data pada eksisting menunjukan nilai rasio panjang dan lebar adalah sebesar 1,309. Pada perhitungan beban permukaan (surface loading rate) (vt), didapatkan nilai pada eksisting sebesar 8,482 m3/m2.jam.
Berdasarkan SNI 6774:2008, nilai standar baku mutu untuk beban permukaan adalah sebesar 3,8 β 7,5 m3/m2.jam. Nilai rasio panjang dan lebar pada unit sedimentasi yang tidak sesuai dengan standar kriteria desain, dapat mempengaruhi nilai vt. Nilai vt yang lebih besar dari standar kriteria desain akan mempengaruhi efisiensi pengurangan partikel pada air. Untuk menurunkan nilai vt agar dapat memenuhi standar baku mutu, dapat dilakukan dengan cara mempebesar luas permukaan bak sedimentasi (Witjaksono dan Sururi, 2023).
Berdasarkan SNI 6774:2008, standar kriteria desain untuk kecepatan pada tabung pengendap (vo) adalah maksimal sebesar 0,15 m/menit, sedangkan data pada eksisting menunjukan nilai sebesar 0,163 m/menit. Kecepatan pada tabung pengendap yang melebihi kriteria desain dapat mengakibatkan pengikisan di permukaan settler peristiwa tersebut dapat merubah aliran menjadi turbulen (tidak laminer). Perubahan dengan cara memperbesar dimensi panjang dan lebar dari unit dapat dilakukan agar aliran menjadi laminer (Witjaksono dan Sururi, 2023).